Q_{сут.пол} – расчетная производительность станции , м³/сут;

в – процентное содержание чистого продукта в техническом реагенте для глинозема очищенного 8-10 %;

T – время хранения коагулянта , 30 суток;

h – высота слоя коагулянта, 1-1,5 м;

γ – объемный вес коагулянта, 1 т/м³;

Размер склада в плане принимаем 2 x 4 м² (при высоте слоя ПАА 1 м)

Проверим площадь склада ПАА на возможность доставки всей партии раегента автосамосвалами. Принимаем: грузоподъемность самосвала G = 5т; число одновременно прибывших самосвалов N = 1; время, на которое необходимо иметь запас реагента на складе к моменту поступления новой партии, Т₀ = 2-3 сут

Принимаемая площадь склада удовлетворяет требованиям приема большегрузного самосвала.

Емкость расходных баков:

где q_час – часовая производительность станции, м³/ч;

n – время полного цикла приготавления раствора коагулянта 10-12 ч ;

в_ПАА - концентрация раствора коагулянта, 1-0,5%;

γ – объемный вес коагулянта, 1 т/м³;

Принимаем 2 растворных бака ПАА размерами в плане 1 х 1 м², высота 2,4 м, емкость по 2 м³. Расход раствора полиакриламида равен:

где t – 8-10 часов;

Для дозирования принимаем насосы-дозаторы марки НД 160/10 производительность q_нас = 0,16 м³/ч, напор 100м.

5.5. Расчет основного технологического оборудования

5.5.1. Расчет вихревого вертикального смесителя

Смесительные устройства предназначены для перемешивания обрабатываемой воды с реагентами. Смесительные устройства принимают не менее 2.

Вертикальные вихревые смесители применяют для станций обработки воды с крупнодисперсной взвесью, а также при использование подщелачивания реагентов. При расчете смесительных устройств время пребывания воды в смесителе принимается от 1-2 мин.

Вертикальный смеситель принимают в виде цилиндрического резервуара с конической нижней частью при угле наклона 30-45⁰.

Принимаем 2 вертикальных смесителя с расходом воды в каждом из них.

Расход на 1смеситель:

q_см = q_ч.пол/n = 2093/2 = 1046,5 м³/час = 291 л/сек

Объем смесителя:

где: t – время пребывания воды в смесителе, 1-2 мин;

Площадь цилиндрической части смесителя:

где: v – скорость восходящего движения воды (90-100 м/час или 30-40 мм/сек)

Диаметр цилиндрической части смесителя:

Высота конической части смесителя:

где d – диаметр входной конической части смесителя, определяется по q_см [л/сек] и скорости движения воды к смесителю, принимаемая от 1,2-1,5 м/сек по таб.Шевелева, d = 550 мм = 0,55 м;

α – угол наклона стенок в конической части смесителя, принимаем 30-45 ⁰;

Объем конической части смесителя:

Объем цилиндрического смесителя:

W_цил = W_см - W_кон = 35– 12 = 23 м³

Определяем высоту цилиндрической части смесителя:

Высоту верхней части смесителя в соответствии [6.п.6.45], принимается от 1-1,5 м, по расчету берем 1,5 м.

Определим полную высоту смесителя:

H_см = h_ц + h_кон + 0,5 = 2,1 + 3 +0,5 = 5,6 м

где 0,5 – превышение строительной высоты над уровнем воды в смесительном устройстве;

5.5.2. Расчет камеры хлопьеобразования встроенной в горизонтальный отстойник со слоем взвешенного осадка

Камеры хлопьеобразования предназначены для протекания физико-химических процессов, обусловливающих образование крупных хлопьев гидроокиси алюминия, на которых абсорбируются примеси находящиеся в воде. Камеры хлопьеобразования всегда устраиваются при использовании первой стадии осветления (осаждения) в отстойниках. Их следует устанавливать примыкающими или встроенными в отстойники. Для наиболее полного протекания процесса хлопьеобразования необходимо осуществлять перемешивание обрабатываемой воды за счет специальных перегородок, изменения направления движения воды, а также механическое перемешивание.

Расчет камеры хлопьеобразования осуществляется после расчета горизонтального отстойника.

5.5.3.. Расчет горизонтального отстойника

Отстойники применяют для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры.

Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный, железобетонный резервуар. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды. Мутность воды – 400 мг/л.

Расчет горизонтального отстойника начинается с определения суммарной площади отстойника:

где - коэффициент объемного использования отстойника; 1,3;

q – расчетный расход воды, м³/час;

u₀ – скорость выпадения взвеси,задерживаемой отстойником для мутных вод принимается по [1,табл.18] -0,6мм/с.

Длина отстойника:

где H_ср – средняя высота зоны осаждения, 3-3,5;

v_ср – средняя горизонтальная скорость движения воды, принимаем по СНиП в зависимости от мутности воды : 9-12 мм/сек;

Ширина отстойника:

Число отстойников:

где b–ширина одной секции отстойника, согластно [1,п.6.68] принимается равной 6м;

Полная высота отстойника:

Н_отс = Н_осв+Н_з.н+Н_доп= 3+0,89+0,5=4,4 м

где Н_осв – зона осветления, 3-3,5;

Н_з.н – зона накопления;

Объем зоны накопления:

где q – расчетный расход воды, м³/час;

С₀ – содержание взвеси поступающих в отстойник с учетом введения реагентов;

С₀ = М+k*Д_к+0,25*Ц+В = 400+0,5*40+0,25*60+24 = 459

где М – наибольшая мутность исходной воды;

k – коэффициент принимаемый для Al₂(SO₄)₃=0,5;

Д_к – доза коагулянта;

Ц – цветность исходной воды;

В – содержание взвеси при введении извести;

В = 0,6*Д_щ = 0,6*40 = 24

Н_доп – превышение уровня воды в отстойнике при отключении одного из них на ремонт – 0,5 м;

Сбор осветленной воды из отстойников осуществляется системой горизонтально расположенных дырчатых труб или желобов. Трубы (желоба) размещаются на участке 2/3 длины отстойника вдоль оси коридора, считая от задней торцевой стенки. Расстояние между осями труб (желобов) не более 3 м.

Для гидравлического удаления осадка из отстойников в течение 20-30 мин устраивается система из перфорированных труб или коробов, укладываемых по дну отстойников по продольной оси. Расстояние между осями труб не более 3 м.

Определим расход, приходящийся на трубу:

q_тр= q_отс / 2 = 349/2 = 174 м³/ч = 48 л/с

по таб.Шевелева определим диаметр трубы:

v= 0,5-0,8 → d=250 мм

Система сбора осадка и отвода из отстойника.

Проектируются в виде дырчатых коробов, скорость движения осадка 1 м/с.

Расход воды сбрасываемый вместе с осадком:

где K_p – коэффициент разбавления осадка, 1,5;

W_з.н - объем зоны накопления;

n - количество коробов в отстойнике, 2;

N₀ – количество отстойников;

5.5.4.Расчет камеры хлопьеобразования

Площадь камеры хлопьеобразования:

где - скорость восходящего потока воды в камере, согластно [1,п.6.56] при осветлении мутных вод принимается равной 2 мм/сек;

Принимаем 6 камер (по числу горизонтальных отстойников [1,п.6.62]), тогда площадь одной камеры:

_к ²

При ширине камеры в_к = 6м (равной ширине отстойника)длина камеры:

_{к к к}

Высоту камеры _к принимаем равной высоте отстойника с учетом потерь напора в камере:

_{к отс пот}

где: h_п – потери напора в камере хлопьеобразования, согластно[1,п.6.219] принимаются равными 0,4 м;

Время пребывания воды в камере хлопьеобразования определяем по формуле:

_{к к.х} 60

что соответствует данным СниП 2.04.02-84(t ≥20 мин)

Расход воды приходящейся на каждую камеру:

Расход воды по каждой трубе:

_{тр к}

Распределение воды по площади камеры предусмотрено при помощи перфорированных труб с отверстиями, направленными горизонтально. В каждой камере размещают две – четыре перфорированной трубы на расстояниях не более 3 м; приняты две трубы.

Диаметр трубы определяем по расходу и скорости (таб.Шевелева):

v = 0.5-0.6 м/сек → d= 300 мм

Площадь отверстий диаметром 15-25 мм в стенках перфорированной распределительной трубы составляет 30-40 % площади ее поперечного сечения:

_отв

Принимаем отверстия d = 25мм площадь

Число отверстий на каждой трубе:

_отв

Отверстия располагаются в два ряда с шагом:

e₀=L_k/n_отв=8000/62=129 мм

Из камеры в горизонтальный отстойник воду отводят над затопленным водосливом. Верх стенки водослива располагают ниже уровня воды в отстойнике на величину:

где: - скорость движения воды через водослив, 0,05 м/сек;

- ширина камеры, 6м;

За стенкой водослива устанавливают подвесную перегородку, погруженную на 0,25-0,33 высоты отстойника, чтобы отклонить поток воды книзу. Скорость между стенкой водослива и перегородкой должна быть не более 0,03 м/сек.

5.5.5. Расчет скорых фильтров

Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же как и отстаивание, принимают для осветления воды, т.е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Вода после выхода из отстойников должна содержать не более 8-12 мг/л взвешенных веществ. После фильтрования мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не должна превышать 2 мг/л.

Помимо взвешенных веществ фильтры должны задержать большую часть микроорганизмов и микрофлоры и понижать цветность воды до требований ГОСТ, т.е. до 20⁰.

Двухслойный безнапорный фильтр представляет собой резервуар, загруженный слоями антрацита (верхний слой) с крупностью зерен 0,8-1,8 мм и толщиной слоя 0,4 м и кварцевого песка (нижний слой с крупностью зерен 0,5-1,2 мм и толщиной слоя 0,7м), согластно [1,табл.21].